BACHELORSCRIPTIE AFDELING PSYCHOLOGIE FACULTEIT DER MAATSCHAPPIJ-
EN GEDRAGSWETENSCHAPPEN UNIVERSITEIT VAN AMSTERDAM
Transcranial Direct Current Stimulation en het Motor Domein:
Online en Offline effecten
B&C/juni/2014
Student: Thijs Baaijen (10006281) Begeleider: Lotte Talsma Aantal woorden: 6107
Inhoudsopgave
Abstract p. 3
Inleiding p. 4
Online effecten van tDCS p.9
Offline effecten van tDCS p. 15
Conclusie & Discussie p. 22
Abstract
Transcranial Direct Current Stimulation is een non-invasieve stimulatietechniek, waarvoor in het afgelopen decennium veel interesse is ontstaan. In dit literatuuroverzicht is bij gezonde mensen gekeken naar de effecten van tDCS, toegepast op de motor cortex, op motorfuncties. Daarnaast is er gekeken naar mogelijke mechanismen achter de effecten van tDCS. Het blijkt dat tDCS, zowel tijdens stimulatie als na stimulatie, motorfuncties op verschillende manieren
kan beïnvloeden. Stimulatiepolariteit, stimulatieduur en stimulatie intensiteit zijn hierbij bepalende factoren. Daarnaast zijn er verschillende mechanismen achter de effecten van tDCS
gevonden, maar blijft er veel onduidelijk over de precieze werking van tDCS. Ondanks dat biedt tDCS veel mogelijkheden voor onder andere wetenschappelijke toepassingen en
Inleiding
Het zenuwstelsel speelt een coördinerende rol bij al het menselijke gedrag, variërend van het bewegen van ledenmaten, ademen en het kloppen van het hart tot de meest complexe denkprocessen. Deze coördinatie loopt via de naar schatting 100 miljard zenuwcellen (neuronen) waaruit het zenuwstelsel uit bestaat (Williams & Herrup 1988, aangehaald in Kalat, 2009).
De activiteit van neuronen worden doorgaans beïnvloed door interne signalen (e.g. andere neuronen), maar het is ook mogelijk om de activiteit van neuronen extern te
beïnvloeden via verschillende stimulatietechnieken. De werking van een groot deel van deze stimulatietechnieken berust op de beïnvloeding van de elektrische signaaloverdracht van neuronen. Zo wordt bij intraoperative mapping tijdens een hersenoperatie de cortex direct met electroden gestimuleerd, om hersenfuncties in kaart te brengen (Lesser et al. 1998). Stimulatie van de cortex is echter ook mogelijk zonder een chirurgische ingreep. Dit wordt
invasieve hersenstimulatie of non invasive brain stimulation (NIBS) genoemd. Het non-invasieve aspect maakt NIBS-technieken zeer geschikt voor wetenschappelijk onderzoek en medische toepassingen (Wagner et al., 2007).
Een relatief nieuwe NIBS-techniek is Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS), waarbij men een zwakke stroom laat lopen tussen twee op de schedel geplaatste elektroden. Hoewel tDCS in de jaren 60 al werd toegepast bij dierenonderzoek (o.a. Bindman et al. 1965, aangehaald in Stagg & Nitsche, 2011c), wordt tDCS slechts sinds een paar decennia bij mensen toegepast (Proiri et al. 2003, aangehaald in Nitsche et al. 2008). Het idee dat elektrische stroom de hersenfuncties kan beïnvloeden is echter al meer dan 200 jaar bekend (Zago et al. 2008, aangehaald in Nitsche et al., 2008).
Toepassing van tDCS is in veel onderzoeken vergelijkbaar. Dit is belangrijk, aangezien verschillen in stimulatieprotocollen vergelijkingen tussen onderzoeken
Figuur 2. Schematische weergave van de locatie van de tDCS-elektrodes, met de stimulatie-elektrode (zwart) en de referentie-elektrode (grijs).(Stagg & Nitsche et al., 2011c)
Figuur 1. Het 10-20-systeem wordt vaak gebruikt voor de plaatsing van elektrodes (Trans Cranial
Technologies ldt., 2012)
bemoeilijken (Nitsche et al. 2008). Men gebruikt twee elektrodes, doorgaans ter grootte van 25-35 cm2. Veel onderzoek gebruikt het zogeheten 10-20-systeem, een standaardsysteem om elektroden op de schedel te plaatsen (zie figuur 1). De stimulatie-elektrode wordt geplaats op het te stimuleren deel van de hersenen, waarvan men de functie wil beïnvloeden. Om de stroomkring te voltooien, wordt op een andere locatie op de schedel de referentie-elektrode geplaatst. Doorgaans is dit boven de orbita (oogkas), contralateraal ten opzichte van de stimulatie-elektrode (zie figuur 2).
Stimulatie via tDCS betekent stimulatie met gelijkstroom. Gelijkstroom is stroom met een constante stroomrichting: de stroom vloeit van de positieve (+) naar de negatieve pool (-). Wanneer stimulatie-electrode de positieve pool is, spreekt men van anodale tDCS (atDCS). Wanneer de stimulatie-electrode de negatieve pool is, spreekt men van cathodale tDCS
(ctDCS) Bij de meeste onderzoeken varieert de stroomsterkte van stimulatie tussen de 1 mA en de
2 mA en ligt de duur van de stimulatie tussen de 5 en de 20 minuten (Stagg & Nitsche, 2011c). In controle condities gebruikt men doorgaans sham-stimulatie. Dit betekent dat de elektrodes wel worden geplaatst, maar dat er niet wordt gestimuleerd.
tDCS is in vergelijking met andere NIBS-technieken, gemakkelijk toepasbaar en relatief goedkoop (Been et al., 2007). Los van eerder genoemde medische en
wetenschappelijke toepassingen, maakt dit de techniek mogelijk ook geschikt voor recreatief gebruik. Verschillende websites bieden tegenwoordig tDCS-apparatuur al te koop aan. Er is echter nog veel onduidelijkheid over de effecten en werking van tDCS.
Hoofdzakelijk is het de vraag in welke gevallen tDCS een positief, en in welke gevallen tDCS een negatief effect heeft op hersenfuncties. Er zijn verschillende factoren die hierbij van invloed kunnen zijn: stimulatiepolariteit, stimulatieduur, herhaling van stimulatie, stroomsterkte van stimulatie etc. Daarnaast is het vanuit een medisch oogpunt, maar ook voor recreatief gebruik, wenselijk om te weten of effecten van tDCS ook na stimulatie nog zichtbaar zijn. Wanneer het effect van tDCS direct ophoudt na stimulatie, vermindert dat namelijk de (therapeutische) waarde van de techniek. Het verschil tussen directe effecten en na-effecten, is methodologisch te onderzoeken door een onderscheid te maken tussen respectievelijk online en offline effecten. Wanneer de stimulatie en meting op hetzelfde moment plaatsvinden, spreekt men van online stimulatie. Wanneer de stimulatie en meting op verschillende tijdstippen plaatsvinden, spreekt men van offline stimulatie (Brunoni et al. 2013).
Naast effecten van tDCS, is het ook interessant om meer te weten te komen over de mechanismen achter de effecten van tDCS. Kennis over deze mechanismen levert namelijk indirect kennis op over de werking van het brein. Bovendien zijn er wellicht meer
Op basis van eerder onderzoek bij dieren zijn verschillende mechanismen achter de effecten van tDCS verondersteld. Over het algemeen wordt aangenomen dat tDCS van invloed is op de excitabiliteit van neuronen (o.a. Bindman et al. 1962; Eccles et al. 1962, beiden aangehaald in Nitsche, 2000). Neuronale excitabiliteit refereert aan de mate van excitatie of inhibitie van een neuron: geëxciteerde neuronen vuren eerder, terwijl geïnhibeerde neuronen minder snel geneigd zijn te vuren. Op korte termijn wordt verondersteld dat tDCS leidt tot veranderingen in excitabiliteit, door een directe invloed op het
rustmembraanpotentiaal (Purpura & McMurty 1965, aangehaald in Zheng et al., 2011). Er zijn echter ook effecten van tDCS op de neuronale excitabiliteit over een langere termijn (aantal uren) gevonden (Bindman et al. 1962, aangehaald in Nitsche & Paulus, 2000). Deze effecten zijn niet verklaarbaar aan de hand van een invloed op het rustmembraanpotentiaal (Gartside 1968, aangehaald in Nitsche & Paulus, 2000). Een bekend fenomeen in de cortex dat wel tot langdurige functionele veranderingen kan leiden, is dat van synaptische plasticiteit (Stagg et al., 20011c), ofwel de veranderingen in de sterkte van synaptische verbindingen. Synaptische plasticiteit wordt beschouwd als de basis voor verschillende geheugen- en leermechanismes.Verondersteld wordt dat ook de lange termijn effecten van tDCS verklaard kunnen worden door een invloed op synaptische plasticiteit. Twee mechanismen van
synaptische plasticiteit, long-term potentiation (LTP) en long-term depression (LTD), zijn hierbij voorgesteld (Hattori et al. 1990; Moriwaki, 1991; Islam et al. 1995, allen aangehaald in Nitsche et al., 2000). Hoewel LTP bij een aantal synapsen van GABA, een inhiberende neurotransmitter voorkomt, komt LTP vooral voor bij glutamaat-synapsen. Glutamaat, de meest voorkomende neurotransmitter in het brein, is exciterend en bindt aan twee soorten receptoren: AMPA en NMDA. AMPA-receptoren hebben een snelle maar korte exciterende invloed op post-synaptische cellen via depolarisatie. NMDA-receptoren hebben een relatief langzame en langere exciterende invloed, via modulerende effecten op AMPA-receptoren.
NMDA-receptoren zijn daarnaast afhankelijk van de depolarisatie van het celmembraan, alvorens ze geactiveerd kunnen worden door glutamaat. Er wordt verondersteld dat LTP tot stand komt door veelvuldige activatie van NMDA-receptoren (Kalat, 2009), wat leidt tot een sterkere synaptische verbinding tussen een pre- en een post-synaptisch neuron. LTD kan gezien worden als een tegenovergesteld en tevens compenserend mechanisme van LTP. Het leidt tot een verzwakking van de verbinding tussen twee neuronen (e.g. de response bij een synaps vermindert). Dit gebeurt wanneer synapsen voor langere tijd minder actief zijn. Wat de precieze invloed van tDCS op LTP en LTD is, is nog niet duidelijk. De meeste voorstellen voor achterliggende mechanismen van tDCS zijn daarnaast gebaseerd op dierenonderzoek, waardoor het de vraag is of de bevindingen te generaliseren zijn naar onderzoek bij mensen. Voorgaand onderzoek bij mensen heeft laten zien dat tDCS invloed kan hebben op hogere cognitieve functies als het werkgeheugen (Fregni et al., 2005) en plannend vermogen (Dockery, 2009). Verreweg het meeste onderzoek naar de effecten van tDCS heeft echter plaatsgevonden in het motor domein (Stagg & Nitsche, 2011c). Het motor domein, en met name de primaire motorschors (M1), is een relatief goed te onderzoeken domein. In eerste instantie komt dit door de somatotope organisatie, ofwel de één op één relatie tussen hersengebieden en bepaalde motorfuncties (Mitz & Wise, 1987). Veranderingen in motor functies (e.g. spieractiviteit) zijn daarom makkelijker te relateren aan veranderingen in (motorische) hersenactiviteit (e.g. door tDCS). Bij onderzoek in bijvoorbeeld het geheugendomein of het visuele domein is dit beduidend lastiger voor te stellen of te
realiseren. Het motor domein is daarnaast ook goed te onderzoeken vanwege de locatie van de motorische schors: dichtbij het schedeloppervlak en daarmee dichtbij de elektroden. Dit vergemakkelijkt nauwkeurige stimulatie van een gebied.
Daarom zal ook in dit literatuuroverzicht de focus liggen op het motor domein. Hoewel het de vraag is in hoeverre bevindingen in het ene domein te generaliseren zijn naar
andere domeinen, is het aannemelijk dat de mechanismen vergelijkbaar zijn (Stagg & Nitsche, 2011c). Aan de hand van gedragsonderzoek, (neuro)fysiologisch onderzoek, beeldvormend onderzoek en farmacologisch onderzoek zal geprobeerd worden om meer duidelijkheid te verkrijgen rondom de effecten van tDCS op motor functies. Daarnaast zal gekeken worden naar mogelijke achterliggende mechanismen. In de eerste paragraaf zal gekeken worden naar directe effecten van tDCS door te kijken naar online effecten. In de tweede paragraaf zal ingegaan worden op mogelijke na-effecten van tDCS, door te kijken naar offline effecten.
Online Effecten van tDCS in het Motor Domein
Meten tijdens stimulatie geeft de meest directe relatie tussen de stimulatie en het gemeten effect weer. Daarom zullen eerst de online effecten van tDCS worden besproken. Door de genoemde sterke één op één relatie tussen de motor cortex en motor functies, is het mogelijk om de invloed van tDCS direct te meten aan de hand van motorvaardigheden.
Motorvaardigheden refereren aan een bepaald niveau van presteren in een taak, verkregen door oefening (Reis et al., 2009). Het leerproces van een motorvaardigheid wordt ook wel motorleren genoemd.
Online effecten van tDCS blijken motorleren te kunnen beïnvloeden. Hierbij blijken twee aspecten van belang. Het eerste aspect betreft de polariteit van de stimulatie, zoals onder andere blijkt uit een onderzoek van Stagg et al. (2011a). De zeven deelnemers ondergingen elk meerdere stimulatiecondities van elk 10 minuten: atDCS (1 mA), ctDCS (1 mA) en sham. Expliciet motor leren werd gemeten aan de hand van een seriële reactietijdtaak. Op een computerscherm verscheen telkens een cue op één van vier punten. Met vier vingers reageerden deelnemers zo snel en accuraat mogelijk op de verschillende posities van de cue. Deelnemers werden expliciet geïnformeerd over het bestaan vaste sequenties van de cues, en gevraagd deze te onthouden. De taak bestond uit 15 blokken. De leersnelheid werd berekend
door per blok de gemiddelde reactietijd te vergelijken met de gemiddelde reactietijd van de eerste sequentie in blok 1. Vergeleken met sham-stumlatie, waren deelnemers tijdens atDCS sneller en tijdens ctDCS juist langzamer. Geconcludeerd werd dat tDCS, afhankelijk van de polariteit, verschillende effecten heeft op motorleren.
Een zwak punt in de methodologie van dit onderzoek, is dat het gebruik maakt van een eenvoudige seriële reactietijdtaak. Een dergelijke taak wordt snel aangeleerd, terwijl het leren van een nieuwe motorische vaardigheid in het echte leven vaak weken tot maanden duurt volgens Luft & Buitrago (2005, aangehaald in Reis et al. 2009). In een onderzoek van Reis et al. (2009) is dit onderzocht.
Er werd gekeken naar de effecten van anodale tDCS op het verwerven van een complexe motorvaardigheid over vijf opeenvolgende dagen. De 24 deelnemers werden willekeurig ingedeeld in twee condities: atDCS (1 mA), en sham. De stimulatie-electrode werd geplaatst op de motor cortex voor de rechter hand. Het leren van een complexe expliciete motortaak werd gemeten via een ‘sequential visual isometric pinch task’ (SVIP-taak). Deelnemers bestuurden een cursor horizontaal over een computerscherm door harder of zachter te knijpen in een speciale joystick. In elke trial diende de cursor vanaf een
beginlocatie (0) zo snel mogelijk tussen de beginlocatie en vijf genummerde posities, verplaatst diende worden. Alle deelnemers trainden op vijf opeenvolgende dagen ± 45 minuten, waarvan 20 minuten met stimulatie, met de taak. Op basis van de snelheid en de accuratesse werd de prestatie op de taak berekend. Online effecten van tDCS werden gemeten door de prestatie op het eerste blok van een dag te vergelijken met de prestatie op het laatste blok van een dag. Deelnemers leerden tijdens anodale tDCS sneller dan tijdens sham-stimulatie. Deze resultaten ondersteunen de resultaten van Stagg et al. (2011a). Een tweede aspect dat van belang is bij tDCS effecten, betreft de manier waarop een
motorvaardigheid wordt geleerd. Motorvaardigheden worden of expliciet of impliciet geleerd.
Comment [TB1]: Er wordt in het
artikel niet aangegeven wanneer de stimulatie begint
Bij expliciet motorleren is men zich bewust van het leerproces, terwijl dit bij impliciet motorleren niet geval is. De taak in beschreven onderzoek van Stagg et al. (2011a) is een voorbeeld van expliciet motorleren. Nitsche et al. (2003) gebruikten een expliciete motor taak.
De 80 deelnemers volgden een vergelijkbare stimulatie-procedure als beschreven bij het onderzoek van Stagg et al. (2011a). Impliciet motor leren werd gemeten aan de hand van een seriële reactietijdtaak, vergelijkbaar met die van Stagg et al. (2011a). Deelnemers werden echter niet geïnformeerd over de bestaande vaste sequentie, en na afloop van het experiment werd er bij de deelnemer gecontroleerd op expliciete kennis over de vaste sequentie. Hoewel de resultaten voor atDCS vergelijkbaar waren als vorig onderzoek, leerden deelnemers tijdens ctDCS niet minder snel dan tijdens sham-stimulatie. Er werd zelfs een trend tot sneller leren vernomen.
Dit onderzoek bevat vanwege de eenvoudige taak dezelfde zwakheid in de
methodologie als het onderzoek van Stagg et al. (2011), waardoor de resultaten moeilijker te generaliseren zijn naar de praktijk. Er is echter geen alternatief onderzoek naar effecten van tDCS op impliciet motor leren gevonden. Een mogelijke verklaring voor de gevonden verschillen met expliciet motorleren, is gegeven door Stagg et al. (2011a). Zij poneren een verschil in onderliggende mechanismen voor impliciet en expliciet motor leren. De rol van tDCS bij deze verschillende mechanismen is daarmee echter niet uitgelegd.
Meer duidelijkheid omtrent de effecten van tDCS kan verkregen worden door te kijken naar achterliggende mechanismen. Aangenomen dat activatie van neuronen gepaard gaat met een hoger energieverbruik van neuronen (Kalat, 2009), is het mogelijk om via een correlaat als bloedtoevoer naar de activiteit van de hersenen te kijken. Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) gebruikt dit principe om hersenactivatie driedimensionaal (3D) in kaart te brengen.Ineen onderzoek van Zheng et al (2011) werden de online effecten van tDCS op de hersenactiviteit gemeten via Arterial Spin Labeling (ASL). ASL is een vorm van fMRI,
waarbij (slagaderlijk) bloedwater magnetisch gelabeld wordt, om als interne tracer van bloedstromen in de hersenen te dienen (meer info: Detre & Wang, 2002). Van de 14
deelnemers ondergingen er zes anodale stimulatie (1.4 mA), zes cathodale stimulatie (1,4 mA) en twee beide vormen van stimulatie. Elke sessie begon met een baseline-fase van 10 minuten zonder stimulatie, met drie ASL-metingen. Vervolgens volgden zes fasen van zeven minuten waarin afwisselend wel en niet werd gestimuleerd. Elke fase had twee ASL-metingen. De hersenactiviteit van deelnemers nam zowel tijdens anodale als tijdens cathodale toe. Tevens bleek tDCS tot een verhoging van hersenactiviteit te leiden in zowel de direct onderliggende cortex als in functioneel gerelateerde gebieden. Geconcludeerd kan worden dat tDCS ook tot veranderingen in hersenactiviteit leidt.
Aangezien er slechts twee metingen in een periode van zeven minuten plaatsvonden, is het onduidelijk wat er binnen elke 3,5 minuten met de hersenactiviteit gebeurde. In onderzoek van Kwon et al. (2008) is het een hogere temporele resolutie gekeken naar de effecten van tDCS. Hersenactiviteit werd gemeten via blood oxygenation level-dependent (BOLD) fMRI. BOLD fMRI, is een variant op ASL fMRI, waarbij afzonderlijke metingen minder tijd kosten. De intervallen tussen meetmomenten kunnen zo verkleind worden. De stimulatie-electrode werd bij de 11 deelnemers via TMS geplaatst op het representatieve veld voor de rechter abductor digiti minimi (ADM), de hoofdspier van de pink. Alle deelnemers ondergingen achtereenvolgend drie dezelfde test-sessies, gescheiden door vijf minuten rust. Sessies begonnen met 21 seconden sham-stimulatie, waarna de stroomsterkte in 6.2 seconden naar 1 mA werd opgevoerd. Vervolgens werd vier maal voor 21 seconden anodaal gestimuleerd, resulterend in vier stimulatie-fasen. De metingen vonden plaats gedurende de gehele test-sessies. De resultaten werden berekend door per stimulatie-fase te kijken naar het verschil in hersenactiviteit met de sham-stimulatie-fase. Uit de resultaten kwam naar voren dat anodale stimulatie alleen in de vierde stimulatie-fase tot een toename in hersenactiviteit leidde. Korte
online tDCS lijkt dus geen direct effect te hebben op de onderliggende motor cortex. Pas bij
langere stimulatie lijkt er een effect op te treden. Wellicht dat het effect van tDCS zich langzaam opbouwt over de tijd.
Samenvattend zijn er verschillende online effecten van tDCS in het motor domein gevonden. Een eerste aspect dat van invloed blijkt op de richting van het effect van tDCS is de stimulatiepolariteit. Anodale tDCS van een bepaald gebied in de motor cortex heeft een duidelijk faciliterend effect op de motor functie geassocieerd met dat gebied: zowel eenvoudige als complexe motorvaardigheden worden sneller geleerd. Cathodale tDCS blijkt ook van invloed te zijn op motor leren. De richting van het cathodale effect blijkt echter afhankelijk te zijn van de manier van leren. expliciet motorleren vertraagt, terwijl impliciet motorleren juist lijkt te verbeteren (trend). Op basis van fMRI-onderzoek kunnen de verschillende effecten niet verklaard worden: tDCS leidt, ongeacht de polariteit, tot een toename in hersenactiviteit, zowel plaatselijk als in functioneel gerelateerde gebieden. Het blijkt echter dat online tDCS niet direct effect heeft op de hersenactiviteit, maar dat het effect pas bij langere stimulatie zichtbaar wordt. Om te kijken of tDCS ook na stimulatie nog effect heeft, zal in de volgende paragraaf gekeken worden naar offline effecten van tDCS.
Offline Effecten van tDCS in het Motor Domein
Uit de eerste paragraaf blijkt dat bij online tDCS mogelijk ook offline effecten een rol spelen.
Offline effecten zijn doorgaans tevens eenvoudiger te onderzoeken dan online effecten,
aangezien er minder mogelijkheden zijn tot interferentie van stimulatie en meetapparatuur. Daarnaast is het, zoals in de inleiding al werd genoemd, ook voor verschillende toepassingen zeer interessant om te weten in hoeverre de effecten van tDCS blijvend zijn na afloop van de stimulatie. In deze paragraaf zal daarom gekeken worden naar de offline effecten van tDCS.
Het blijkt dat de resultaten rondom offline effecten van tDCS op motorvaardigheden tegenstrijdig zijn. Zo tonen Vines et al. (2006) aan dat offline effecten van zowel anodale als cathodale tDCS niet tot significante veranderingen in leersnelheden van expliciet motor leren leiden. De zeven deelnemers ondergingen meerdere condities: anodaal, cathodaal en non-stimulatie. De elektrode-locaties waren vergelijkbaar met het onderzoek van Nitsche et al. (2003A). Stimulatie duurde 20 minuten (1 mA). Expliciet motorleren werd gemeten via een vinger-sequentie-taak. Op een computerscherm werden sequenties van vijf getallen getoond (e.g. 42534). Een trial bestond uit het in 30 seconden zo accuraat en vaak mogelijk herhalen van een getoonde sequentie. Dit gebeurde met de rechterhand op een standaard toetsenbord. Vóór en direct na elke (non)stimulatiesessie verrichtten de deelnemers drie trials.
Prestatieverbeteringen werden berekend door het percentage correcte sequenties in de stimulatie-condities te vergelijken met het percentage correcte sequenties in de non-stimulatie-conditie. Anodale tDCS leidde tot een trend voor verhoogde prestaties, terwijl cathodale tDCS tot een trend voor verminderde prestaties leidde. Geconcludeerd kan worden dat tDCS offline geen invloed op motorleren heeft. Op basis van dit onderzoek alleen is dit echter niet te zeggen.
Het onderzoek van Vines et al. (2006) is namelijk methodologisch wel vrij zwak. Er werden namelijk maar drie trials van 30 seconden gebruikt. Dit is wellicht te weinig om tot significante resultaten te kunnen leiden. In een onderzoek van Stagg et al. (2011a) werden wel voldoende trials gebruikt, en tevens andere resultaten gevonden. Aan het onderzoek namen zeven mensen deel. Verschillend van het online tDCS experiment, startte de seriële reactietijdtaak pas na het einde van de stimulatie (1 mA) van 10 minuten. Uit de resultaten bleek dat zowel anodale als cathodale stimulatie, vergeleken met sham-stimulatie, tot lagere prestaties leidde. Er werd geconcludeerd dat tDCS de motorleren bemoeilijkt. Het is de vraag waarom de resultaten van deze twee onderzoeken verschillen.
Een mogelijke verklaring is gegeven door Vines et al. (2006). Zij poneren dat de taken een beroep doen op verschillende motormechanismen: de vingersequentie-taak bestaat uit het continue maken van motorbewegingen, terwijl er bij de seriële reactietijdtaak intervallen tussen de verschillende motorbewegingen zitten. Dit is aannemelijk, maar het is ook hier weer de vraag wat de precieze rol van tDCS is bij deze verschillende motor-mechanismen.
Om te begrijpen hoe tDCS verschillende motor-mechanismen beïnvloedt, is het handig om meer te begrijpen hoe tDCS zelf werkt. Via neurofysiologisch onderzoek is het mogelijk om hier een beter beeld over te krijgen, bijvoorbeeld door te kijken naar een invloed op corticale excitabiliteit.
In een onderzoek van Nitsche en Paulus (2000) is dit gedaan. Voor de 19 deelnemers waren de elektrode-locaties (ADM) vergelijkbaar met onderzoek van Kwon et al. (2008). Elke deelnemer onderging twee stimulatiesessies van vijf minuten: ctDCS en atDCS (1 mA). Corticale excitabiliteit werd gemeten via Motor Evoked Potentials (MEP). Kortweg komt dit neer op het opwekken van een signaal in de motor cortex (ADM) door TMS. Vervolgens wordt met elektrodes op de hand (ADM) de activiteit (elektrisch potentiaal) van de spier gemeten. Aangenomen wordt dat de amplitude van het elektrisch potentiaal de corticale excitabiliteit weergeeft. Nitsche & Paulus (2000) maten vlak vóór de tDCS stimulatie, vlak na de stimulatie en 10 minuten na de stimulatie de corticale excitabiliteit. De amplitudes van de MEPs waren direct na atDCS zo’n 40% hoger dan de amplitudes van de baseline MEPs. Bij ctDCS waren de amplitudes van de MEPs zo’n 30% lager dan die van de baseline MEPs. Bij de tweede meting, 10 minuten na stimulatie, was er geen effect van tDCS meer te zien. tDCS is dus van invloed op de corticale excitabiliteit: atDCS verhoogt terwijl ctDCS verlaagt.
Uit aansluitend vergelijkbaar onderzoek van Nitsche en Paulus (2001) blijkt dat langere stimulatie ook tot langere veranderingen in corticale excitabiliteit na stimulatie leidt. Alleen anodale stimulatie werd gebruikt. De 12 deelnemers ondergingen elk meerdere
condities, verschillend in stimulatieduur (5, 7, 9, 11 of 13 min.), in een willekeurige volgorde, op afzonderlijke dagen. In het eerste uur na stimulatie werd elke vijf minuten de neuronale excitabiliteit gedurende één minuut gemeten. Daarna werd er elk half uur één minuut gemeten. Stimulatie leidde in alle condities tot een verhoging van MEP-amplitudes (150%). Effecten van vijf en zeven minuten tDCS hielden niet langer dan vijf minuten stand, terwijl effecten van 9, 11 en 13 minuten tDCS langer standhielden (resp. 30, 60 en 90 minuten). Geconcludeerd kan worden dat langere stimulatie tot langere verhoogde excitabiliteit kan leiden.
Door de stroomsterkte van tDCS te verhogen zijn nog langere fysiologische effecten van tDCS gevonden (Batsikadze et al., 2013). Bij de 21 deelnemers van dat onderzoek werd via TMS de stimulatie-electrode geplaatst op de linker motor cortex voor de rechter hand. Twee stimulatie-sessies, atDCS en ctDCS (2 mA), duurden elk 20 minuten en vonden voor elke deelnemer een week na elkaar plaats. De meetmethode was vergelijkbaar met het
onderzoek van Nitsche & Paulus (2000). Uit de resultaten kwam naar voren dat zowel anodale als cathodale stimulatie tot een langere verhoogde excitabiliteit (tot wel 120 minuten na stimulatie) leidt. tDCS kan dus voor langere tijd de excitabiliteit van neuronen veranderen.
Het gevonden offline effect van cathodale stimulatie is opvallend, aangezien
voorgaande resultaten rondom cathodale stimulatie doorgaans een andere kant op wijzen. Het suggereert dat het in de inleiding beschreven corticale excitatie-mechanisme complexer is dan gedacht, aangezien het niet op lijkt te gaan voor hogere stroomsterktes.
Onderzoek naar verdere mechanismen achter tDCS heeft geen verklaring geboden voor deze opmerkelijke bevinding, maar wel meer inzicht in over de algemene werking van tDCS.
Liebetanz et al. (2002) combineerden farmacologische technieken met
meetmethode (via MEP) waren vergelijkbaar met het onderzoek van Nitsche & Paulus (2000). Twee uur voorafgaand aan stimulatie kregen de 11 deelnemers oraal een dosis DMO (150 mg), een dosis carbamazepine (CBZ) (600mg) of een placebo toegediend. De twee farmacologische interventies, de placebo-conditie en twee stimulatie-condities
(anodaal/cathodaal) werden gecombineerd tot zes sessies, die elke deelnemer onderging op afzonderlijke dagen. Het bleek dat van dat inname van de drug dextromethorphan (DMO) de offline effecten van tDCS op MEP-amplitudes, zowel anodaal als cathodaal, volledig opheft. Aangezien uit eerder onderzoek van Wong et al. (1988, aangehaald in Liebetanz et al., 2002) is gebleken dat DMO NMDA-receptoren blokkeert, suggereren deze resultaten een
belangrijke rol van NMDA-receptoren bij de offline effecten van tDCS. Uit de resultaten bleek verder dat offline effecten van anodale tDCS na toediening van carbamazepine (CBZ), geen invloed meer hadden op MEP-amplitudes. CBZ is een drug die het membraanpotentiaal stabiliseert door ion-kanalen te blokkeren. De drug is echter alleen actief bij depolarisatie van het membraan. Daarom suggereren deze resultaten een verband tussen de effecten van tDCS en veranderingen in het membraanpotentiaal.
De eerder beschreven rol van NMDA-receptoren bij LTP- en LTD-mechanismen (Kalat, 2009) en de veronderstelde invloed van tDCS op het rustmembraanpotentiaal (Purpura & McMurty, 1965; Eccles et al., 1962) zijn met deze resultaten in lijn, al is nog niet duidelijk hoe tDCS deze mechanismen beïnvloedt. Samenvattend laat neurofysiologisch onderzoek in ieder geval zien dat tDCS offline van invloed is op de corticale excitatie van neuronen.
Een nadeel van metingen via MEPs, is dat er geen informatie over de activatie van verschillende hersengebieden door tDCS mee te verkrijgen is. Aan de hand van beeldvormend onderzoek is dit wel te krijgen. Zo blijkt uit het eerder genoemde ASL fMRI onderzoek van Zheng et al. (2011) dat offline effecten van tDCS ook van invloed zijn op de activatie van de hersenen: anodale stimulatie heeft een positieve invloed, terwijl cathodale stimulatie een
negatieve invloed heeft. Dit gold zowel voor gebieden direct onder de stimulatie-electrode als voor functioneel gerelateerde gebieden.
Zoals in de eerste paragraaf al is aangegeven zijn de conclusies die getrokken kunnen worden op basis van fMRI onderzoek wel beperkt. Een verhoogde bloedtoevoer kan namelijk zowel activatie van exciterende als activatie van inhiberende mechanismes betekenen. Een andere vorm van beeldvormend onderzoek, genaamd Magnetic Resonance Spectroscopy (MRS), is hier geschikter voor. Via MRS kunnen neurotransmitter concentraties binnen een bepaald hersengebied namelijk in beeld gebracht worden.
Zo toonden Stagg et al. (2009) aan dat na anodale tDCS bij deelnemers lagere GABA-concentraties werden gemeten, terwijl er na cathodale tDCS bij deelnemers zowel lagere GABA-concentraties als lagere glutamaat-concentraties werden gemeten. De 11 deelnemers ondergingen drie stimulatie-sessies van 10 min (anodaal/cathodaal/sham; 1 mA).
Neurotransmitter-concentraties werden gemeten via MRS-scans, 15 min voor en 20 minuten na elke stimulatie-sessie.
GABA is een inhiberende neurotransmitter, Glutamaat een exciterende. De
excitatieveranderingen door tDCS kunnen dus mogelijk uitgelegd worden in termen van een invloed op neurotransmitter-concentraties: een afname in GABA betekent minder inhibitie, resulterend in een verhoging van de excitabiliteit. Een afname in glutamaat betekent minder excitatie, resulterend in een verlaging van de excitabiliteit. Deze interpretatie is echter niet sluitend, gezien cathodale tDCS ook leidt tot een afname in GABA. Daarnaast is niet duidelijk hoe tDCS de neurotransmitterconcentraties beïnvloedt.
Uit de hierboven beschreven onderzoeken is duidelijk dat tDCS ook offline effect heeft op de motor cortex. Er zijn zelfs verschillende verklarende mechanismen aangedragen. Tot nu toe is echter alleen gekeken naar vrij directe offline effecten van tDCS, niet langer dan een paar uur. Dit lijkt logisch, aangezien op basis van onderzoek van Nitsche & Paulus (2001) en
Batsikadze et al. (2013) gebleken is dat de neurofysiologische effecten van tDCS na respectievelijk 90 of 120 minuten, afhankelijk van de stimulatiesterkte, niet langer meetbaar zijn.
Op gedragsniveau kunnen effecten van tDCS effecten echter wellicht langer standhouden. Een geleerde motorvaardigheid wordt namelijk niet zomaar vergeten (i.e. fietsen, schaatsen). In het eerder besproken onderzoek van Reis et al. (2009) is dit onderzocht door te kijken naar retentie-effecten van tDCS. Uit de resultaten kwam naar voren dat, vergeleken met sham-stimulatie, anodale stimulatie een positief effect heeft op de retentie van de vaardigheid tijdens de trainingsfase. Verder leidde training met tDCS, vergeleken met training zonder tDCS, op de lange termijn ook tot hogere prestaties. Deze prestaties konden echter niet toegeschreven worden aan lange termijn retentie-effecten van tDCS, aangezien de vergeetcurve van de vaardigheid tussen beide condities niet verschilde. Het effect is dus volledig toe te schrijven aan eerdere online en offline effecten gedurende de training. Geconcludeerd kan worden dat anodale tDCS alleen op de korte termijn een positief effect heeft op de retentie van motorvaardigheden.
De retentie werd op twee manieren gemeten. Korte termijn retentie van de
motorvaardigheid werd tijdens de trainingsfase gemeten door prestaties op het laatste blok van een trainingsdag te vergelijken met de prestaties op het eerste blok van de volgende trainingsdag. Daarnaast werden lange termijn retentie gemeten door 8, 15, 29, 57 en 85 dagen na het begin van de vaardigheidstraining opnieuw prestaties op de SVIP-taak te meten.
Samenvattend kan uit deze paragraaf geconcludeerd worden dat tDCS ook offline effect heeft op motor functies. Cathodale tDCS lijkt offline een overwegend negatief effect te hebben op motorleren, terwijl de resultaten omtrent anodale tDCS niet eenduidig zijn: Stagg et al. (2011a) rapporteerden een negatief effect op de leersnelheid, terwijl Vines et al. (2006) een positieve trend vernamen. Zoals vermeld zijn de verschillende resultaten mogelijk toe te
wijzen aan taakverschillen. Offline effecten van tDCS zijn ook terug te zien in veranderingen in hersenactiviteit. Zo blijkt tDCS de corticale excitabiliteit tot wel 120 minuten na stimulatie te kunnen veranderen. Anodale tDCS leidt hierbij tot een toename in excitabiliteit, terwijl cathodale tDCS tot een verhoging of een verlaging leidt, afhankelijk van de stroomsterkte. Uit fMRI-onderzoek blijkt tevens dat anodale tDCS ook offline tot meer hersenactiviteit leidt, terwijl cathodale tDCS de hersenactiviteit verlaagt. Op zoek naar achterliggende
mechanismen zijn er op neuronaal niveau ook bevindingen gedaan. Zo suggereren
farmacologische resultaten een mogelijke rol voor NMDA-receptoren bij de offline effecten van tDCS, terwijl ook evidentie voor een relatie tussen tDCS en veranderingen in het membraanpotentiaal is gevonden. Verder is een invloed van tDCS op glutamaat en GABA concentraties gevonden en is deze invloed aangedragen als mogelijk onderliggend
mechanisme voor excitatieveranderingen. Ten slotte is ook gekeken naar lange termijn effecten van tDCS. Op de retentie van een opgedane motorvaardigheid heeft anodale tDCS op korte termijn een positief effect, maar op de lange termijn is hier geen sprake van.
Conclusie & Discussie
In dit onderzoek is in eerste instantie geprobeerd om meer duidelijkheid te verkrijgen rondom de effecten van tDCS op motorfuncties. Stimulatie van de motorische schors via tDCS blijkt direct (online) een effect te hebben op motorfuncties. Het effect verschilt, afhankelijk van de stimulatiepolariteit. Over het algemeen lijkt anodale stimulatie te leiden tot het sneller leren van zowel eenvoudige als complexe motorvaardigheden. Cathodale stimulatie daarentegen vertraagt het leren van motorvaardigheden, hoewel dit bij impliciet (onbewust) leren niet op gaat. Ook de na-effecten (offline) van tDCS blijken van invloed te zijn op motorfuncties. De bestudeerde onderzoeken, die gebruik maakten van verschillende motorleertaken, rapporteren verschillend over het effect van cathodale stimulatie op het leren van een
motorvaardigheid: zowel verlaagde leersnelheden als (een trend tot) verhoogde leersnelheden zijn gevonden. Anodale tDCS blijkt daarnaast een positieve invloed te hebben op het behoud (retentie) van een motorvaardigheid gedurende een dag. Op langere termijn werd dit effect echter niet gevonden. Cathodale tDCS leidt offline overwegend tot het langzamer leren van een motorvaardigheid. Effecten van cathodale tDCS op retentie zijn niet onderzocht.
In verschillend onderzoek is daarnaast gekeken naar mogelijke achterliggende mechanismen van de gevonden effecten van tDCS. In de aanname dat fMRI neuronale activiteit weergeeft, leidt zowel anodale als cathodale tDCS tijdens stimulatie (online) tot een toename in hersenactiviteit. Er lijkt echter wel een minimale stimulatieduur nodig te zijn alvorens een dergelijk effect plaatsvindt. Na-effecten (offline) van tDCS op hersenactiviteit geven een ander beeld: anodale stimulatie leidt tot een toename, terwijl cathodale stimulatie offline tot een afname in activiteit leidt. Interpretatie van de fMRI resultaten in de vorm van verklarende mechanismen is lastig, aangezien de gevonden veranderingen in activiteit zowel de activiteit van inhiberende als de activiteit van exciterende netwerken kunnen weergeven. Wel is duidelijk dat tDCS invloed heeft op meerdere hersengebieden: zowel online als offline beïnvloedt tDCS niet alleen de hersenactiviteit van de direct onderliggende motor cortex, maar ook de hersenactiviteit van functioneel gerelateerde gebieden.
In onderzoek naar offline effecten van tDCS is ook op andere manieren naar mogelijke achterliggende mechanismen gekeken. Op basis van neurofysiologisch onderzoek is gevonden dat tDCS van invloed is op de corticale excitabiliteit, ofwel de geneigdheid van neuronen om te vuren. Aangenomen dat MEPs de corticale excitabiliteit representeren, leidt anodale tDCS tot een verhoging in corticale excitabiliteit. Cathodale tDCS leidt tot een verlaging of een verhoging in corticale excitabiliteit, afhankelijk van de stroomsterkte (1 of 2 mA). Verder blijkt dat langere stimulatie de veranderingen in excitabiliteit kan verlengen tot twee uur na stimulatie. De MEP-resultaten ondersteunen de op basis van dierenonderzoek veronderstelde
invloed van tDCS op corticale excitabiliteit, hoewel het niet duidelijk is hoe de corticale excitabiliteit wordt beïnvloed. Daarnaast is gevonden positieve effect van cathodale stimulatie met een hogere stroomsterkte (2 mA) op basis van het beschreven onderzoek niet te verklaren. MRS onderzoek naar neurotransmitter-concentraties laat zien dat anodale tDCS tot een afname leidt in GABA, een inhiberende neurotransmitter. Cathodale tDCS leidt tot een afname in zowel GABA als glutamaat, een exciterende neurotransmitter. De
excitatieveranderingen door tDCS kunnen dus mogelijk uitgelegd worden in termen van een invloed op neurotransmitter-concentraties: een afname in GABA betekent minder inhibitie, resulterend in een verhoging van de excitabiliteit. Een afname in glutamaat betekent minder excitatie, resulterend in een verlaging van de excitabiliteit. Deze interpretatie is echter niet sluitend, gezien cathodale tDCS ook leidt tot een afname in GABA. Daarnaast is niet duidelijk hoe tDCS de neurotransmitterconcentraties beïnvloedt.
Ook via farmacologisch onderzoek is getracht meer begrip te krijgen over de werking van excitatieveranderingen door tDCS. Het blijkt dat het farmacologisch blokkeren van NMDA-receptoren via drugs, de invloed op de corticale excitabiliteit van cathodale en anodale tDCS volledig opheft. Dit duidt op belangrijke rol voor NMDA-receptoren bij de excitatie-effecten van tDCS. Aangezien NMDA-receptoren, zoals eerder beschreven, ook een belangrijke rol spelen in het LTP/LTD-mechanisme, ondersteunen deze gegevens de
veronderstelling dat tDCS werkt via een vergelijkbaar mechanisme. Het is echter niet duidelijk hoe tDCS NMDA-receptoren beïnvloed. Het blijkt verder dat het farmacologisch blokkeren van ion-kanalen, geassocieerd met depolarisatie, de invloed van anodale tDCS op de corticale excitabiliteit opheft, wat duidt op een relatie tussen tDCS en veranderingen in het membraanpotentiaal. Deze gegevens ondersteunen ook de veronderstelling dat tDCS werkt via een vergelijkbaar mechanisme als LTP/LTD, al blijft de precieze werking onduidelijk.
Samenvattend is er in dit onderzoek op veel verschillende manieren gekeken naar effecten van en mogelijke mechanismen achter tDCS. Het is duidelijk dat tDCS een techniek is die
gebruikt kan worden voor de beïnvloeding van verschillende motor functies. Aangezien er duidelijke verschillen tussen online en offline effecten van tDCS op motor functies zijn gevonden, kunnen in vervolgonderzoek deze verschillen verder worden onderzoek. Zo is er geen onderzoek gevonden naar de effecten van offline tDCS op het impliciet leren van motorvaardigheden. Ook lijken de retentie-effecten van cathodale stimulatie nog niet te zijn onderzocht. Dit zijn slechts een paar voorbeelden van de vele keuzes die toekomstige auteurs van tDCS-onderzoek hebben bij het kiezen van een onderwerp-auteurs. Het is aan te raden om daarbij te kiezen voor een within-subjects design. Dit is voor verschillende motorleertaken prima mogelijk in combinatie met counterbalancing van conditievolgordes over de
verschillende deelnemers. Mogelijke confounding leereffecten zijn zo uitgebalanceerd en dus van minimale invloed op de resultaten. Ook voor de toediening van tDCS leidt een within-subjects design tot weinig problemen. Om interfererende stimulatie-effecten te voorkomen dienen alleen de stimulatiesessies voor de zekerheid voor elke deelnemer minimaal een week na elkaar plaats te vinden.
Kijkend naar mogelijke achterliggende mechanismen zijn er op verschillende meetniveaus vele effecten van tDCS gevonden, die allemaal iets toevoegen over de werking van tDCS, maar blijft er nog veel onduidelijk. Elk gevonden mechanisme levert weer nieuwe vragen op over de werking van een onderliggend mechanisme. Zo zijn er naar aanleiding van tDCS wel veranderingen gevonden in onder andere: de toevoer van zuurstofrijk bloed, de corticale excitabiliteit en neurotransmitter-concentraties, maar is het niet duidelijk hoe tDCS deze veranderingen induceert. Hieruit kan geconcludeerd dat er in verschillende richtingen nog veel onderzoek nodig is omtrent de werking van tDCS. Zo is het effect van een hogere stroomsterkte alleen onderzocht in onderzoek naar corticale excitabiliteit, maar zou er ook
gekeken kunnen worden naar een invloed op neurotransmitters of bloedtoevoer. Ook farmacologische interventies bieden veel mogelijkheden tot meer onderzoek. Zo is er in dit onderzoek alleen gekeken naar een mogelijke rol van NMDA-receptoren bij effecten van tDCS, maar zouden ook andere receptoren onderzocht kunnen worden.
Ondanks dat er nog veel onduidelijkheid is over onderliggende mechanismen, zijn er al vele mogelijkheden om tDCS te gebruiken bij ander wetenschappelijk onderzoek. Hiervoor hoeft alleen de focus van het onderzoek verplaatst te worden. In plaats van naar mechanismen achter tDCS te kijken, kunnen de gevonden effecten van tDCS gebruikt worden om andere mechanismen van het brein te onderzoeken (e.g. de effecten van een verlaagde GABA-concentratie op gedrag X). Ook ligt er, vanwege de gevonden invloed op
motorleervaardigheden, een grote potentie bij recreatief gebruik. Sporters (e.g. tennissers) zouden bijvoorbeeld wellicht met een tDCS-headset op kunnen gaan trainen, om zo sneller hun vaardigheden te ontwikkelen. Toekomstmuziek? Ja. Onmogelijk? Nee.
Literatuur
Batsikadze, G., Moliadze, V., Paulus, W., Kuo, M. F., & Nitsche, M. A. (2013). Partially non‐linear stimulation intensity‐dependent effects of direct current stimulation on motor cortex excitability in humans. The Journal of physiology, 591(7), 1987-2000. Brunoni, A. R., Nitsche, M. A., Bolognini, N., Bikson, M., Wagner, T., Merabet, L., ... &
Fregni, F. (2012). Clinical research with transcranial direct current stimulation (tDCS): challenges and future directions. Brain stimulation, 5(3), 175-195.
Detre, J. A., & Wang, J. (2002). Technical aspects and utility of fMRI using BOLD and ASL.
Clinical Neurophysiology, 113(5), 621-634.
Kalat, J. W. (2009). Biological Psychology.
Kwon, Y. H., Ko, M. H., Ahn, S. H., Kim, Y. H., Song, J. C., Lee, C. H., ... & Jang, S. H. (2008). Primary motor cortex activation by transcranial direct current stimulation in the human brain. Neuroscience letters, 435(1), 56-59.
Lesser, R. P., Arroyo, S., Crone, N., & Gordon, B. (1998). Motor and sensory mapping of the frontal and occipital lobes. Epilepsia, 39(s4), S69-S80.
Liebetanz, D., Nitsche, M. A., Tergau, F., & Paulus, W. (2002). Pharmacological approach to the mechanisms of transcranial DC‐stimulation‐induced after‐effects of human motor cortex excitability. Brain, 125(10), 2238-2247.
Mitz, A. R., & Wise, S. P. (1987). The somatotopic organization of the supplementary motor area: intracortical microstimulation mapping. The Journal of neuroscience, 7(4), 1010-1021.
Nitsche, M. A., & Paulus, W. (2000). Excitability changes induced in the human motor cortex by weak transcranial direct current stimulation. The Journal of physiology, 527(3), 633-639.
DC motor cortex stimulation in humans. Neurology, 57(10), 1899-1901. Nitsche, M. A., Schauenburg, A., Lang, N., Liebetanz, D., Exner, C., Paulus, W., &
Tergau, F. (2003A). Facilitation of implicit motor learning by weak transcranial direct current stimulation of the primary motor cortex in the human. Journal of cognitive
neuroscience, 15(4), 619-626.
Nitsche, M. A., Fricke, K., Henschke, U., Schlitterlau, A., Liebetanz, D., Lang, N., ... & Paulus, W. (2003B). Pharmacological modulation of cortical excitability shifts induced by transcranial direct current stimulation in humans. The Journal of
physiology, 553(1), 293-301.
Nitsche, M. A., Cohen, L. G., Wassermann, E. M., Priori, A., Lang, N., Antal, A., ... & Pascual-Leone, A. (2008). Transcranial direct current stimulation: state of the art 2008.
Brain stimulation, 1(3), 206-223.
Reis, J., Schambra, H. M., Cohen, L. G., Buch, E. R., Fritsch, B., Zarahn, E., ... & Krakauer, J. W. (2009). Noninvasive cortical stimulation enhances motor skill acquisition over multiple days through an effect on consolidation. Proceedings of the National
Academy of Sciences, 106(5), 1590-1595.
Stagg, C. J., Best, J. G., Stephenson, M. C., O'Shea, J., Wylezinska, M., Kincses, Z. T., ... & Johansen-Berg, H. (2009). Polarity-sensitive modulation of cortical neurotransmitters by transcranial stimulation. The Journal of neuroscience, 29(16), 5202-5206.
Stagg, C. J., Jayaram, G., Pastor, D., Kincses, Z. T., Matthews, P. M., & Johansen-Berg, H. (2011a). Polarity and timing-dependent effects of transcranial direct current
stimulation in explicit motor learning. Neuropsychologia, 49(5), 800-804.
Stagg, C. J., Bachtiar, V., & Johansen-Berg, H. (2011b). The role of GABA in human motor learning. Current Biology, 21(6), 480-484.
Stagg, C. J., & Nitsche, M. A. (2011c). Physiological basis of transcranial direct current stimulation. The Neuroscientist, 17(1), 37-53.
Trans Cranial Technologies ldt. (2012). 10/20 System Positioning Manual. Hong Kong. Vines, B. W., Nair, D. G., & Schlaug, G. (2006). Contralateral and ipsilateral motor effects
after transcranial direct current stimulation. Neuroreport, 17(6), 671-674. Wagner, T., Valero-Cabre, A., & Pascual-Leone, A. (2007). Noninvasive human brain
stimulation. Annu. Rev. Biomed. Eng., 9, 527-565.
Zheng, X., Alsop, D. C., & Schlaug, G. (2011). Effects of transcranial direct current
